定义:
若Aα=λα(α≠0),则称λ为A的一个特征值,α为A对应于λ的一个特征向量.
设Aα=λα(α≠0),则A(kα)=k(Aα)=k(λα)=λ(kα).
设,则.
(1)求|λI-A|=0的根:
(2)求:,
则A对应于的特征向量为:(不全为零).
定义:设A与B都是n阶矩阵,如果存在可逆矩阵P,使
,则称A与B相似,记为A~B.
(1)反身性 A~A
(2)对称性 A~BB~A;
(3)传递性 A~B且B~CA~C.
相似矩阵有相同的特征值.
设矩阵A~=则是A的全部特征值
n阶矩阵A与对角矩阵相似的充分必要条件是A有n个线
性无关的特征向量.
矩阵 A 不同特征值的特征向量线性无关
1.如果矩阵 A 的特征值都是单特征根,则 A 与对角矩阵相似
2.设是矩阵A的不同特征值,
是的线性无关特征向量,则
线性无关.
3.n阶矩阵A与对角矩阵相似若是A的重特征值,
则的基础解系由个解向量组成
.
定义:设
(α,β)=
称为α与β的内积.
1.(α,β)=(β,α)
2.(α+β,γ)=(α,γ)+(β,γ),(kα,β)=k(α,β)
3.(α,α)≥0,当且仅当α=0时等号成立
4.(α,lβ)=l(α,β),l∈R
5.(α,β+γ)=(α,β)+(α,γ)
定义:||α||=
1.非负性 ||α||≥0
2.齐次性 ||kα||=|k|||α||
3.三角不等式 ||α+β||≤||α||+||β||
单位向量:||α||=1:α为单位向量
夹角 <α,β>=:α与β的夹角
正交向量组
α与β正交:(α,β)=0
为正交向量组:两两正交且不含零向量.
定理:正交向量组线性无关,线性无关向量组未必是正交向量组
1.
2.
定义:若实矩阵A满足,则称A为正交矩阵
1.
2.|A|=±1,
3.正交矩阵的乘积也是正交矩阵
4.A为正交矩阵A的行(列)向量组
是求欧氏空间正交基的一种方法:
从欧氏空间任意线性无关的向量组
α1,α2,……,αm出发,
求得正交向量组
β1,β2,……,βm,
使由 α1,α2,……,αm与向量组β1,β2,……,βm等价,
再将正交向量组中每个向量经过单位化,就得到一个标准正交向量组
定义:设(C为复数集).称为A的共轭矩阵
性质:1.
2.
3.
1.实对称矩阵的特征值都是实数 .
2.实对称矩阵不同特征值的特征向量相互正交 .
定理:对任一实对称矩阵A,都存在正交矩阵C,使得
其中,是矩阵A的特征值.
设,则由特征值与特征向量的性质可知:
故是n维向量空间的子空间.称为矩阵A的特征子空间.
设Aα=λα(α≠0).则(λI-A)α=0.
α是(λI-A)X=0的非零解.
单位化:设α≠0,另,则
柯西-施瓦茨不等式:|(α,β)|≤||α||||β||,当且仅当α与β线性相关时等号成立
推论:实对称矩阵 A 的特征向量都是实向量 .
推论:设A是实对称矩阵,λ是A的k重特征值,
则λ所对应的线性无关特征向量的个数恰为k.
求正交矩阵C与对角矩阵的步骤:
1.求f(λ)=|λI-A|的根:
2.求的基础解系:
3.将正交化后再单位化得:4.令,则C为正交矩阵且